Le doux résumé : les cerveaux atteints de la maladie de Huntington utilisent le sucre différemment

Le cerveau est un organe très gourmand, mais consomme-t-il l’énergie différemment dans la maladie de Huntington ? Une équipe dirigée par David Eidelberg du Feinstein Institute for Medical Research a étudié les modèles de consommation d’énergie dans les cerveaux de personnes porteuses de la mutation HD. Des changements dans la quantité de sucre que le cerveau utilise sont observés même avant que le cerveau ne commence à changer physiquement, suggérant que cela pourrait être utile à suivre dans les essais cliniques de la HD.

Pourquoi voulons-nous trouver des changements précoces dans les cerveaux HD ?

Nous aimerions tous tester des médicaments dans le but de retarder ou d’arrêter l’apparition de la maladie de Huntington. Mais le développement des symptômes de la HD prend tellement de temps — généralement des décennies — qu’il est difficile de concevoir des essais cliniques.

Pour rendre les essais cliniques plus efficaces, les scientifiques de la HD sont à la recherche de biomarqueurs. Un exemple de biomarqueur réussi est la mesure de la pression artérielle, qui permet aux médecins d’estimer le risque de crise cardiaque et d’accident vasculaire cérébral.

Nous savons maintenant que les médicaments qui réduisent la pression artérielle aideront à prévenir les crises cardiaques et les AVC. Cela accélère le développement de nouveaux médicaments, car il n’est pas nécessaire d’attendre que les gens aient réellement des crises cardiaques.

Nous aimerions avoir une mesure similaire chez les patients HD. Plutôt que de donner des médicaments à un énorme groupe de personnes et d’attendre de nombreuses années pour voir si la progression de la HD est plus lente, nous aimerions avoir des mesures que nous pouvons utiliser pour tester, rapidement, si une thérapie HD a des effets bénéfiques.

Examiner le cerveau HD vivant

De nombreuses personnes atteintes de la maladie de Huntington ont eu un type ou un autre de ‘scanner cérébral’, soit dans le cadre de recherches, soit pour aider leur médecin à suivre ce qui se passe dans leur cerveau. Tous les scanners cérébraux ont pour but de créer une image du cerveau, mais ils utilisent différentes technologies pour voir différentes caractéristiques du tissu cérébral. C’est un peu comme une photographie et un dessin à l’encre de la même chose peuvent apparaître différents, même s’ils sont des images du même objet.

Le plus souvent, les personnes atteintes de HD auront des scanners cérébraux avec une machine appelée imagerie par résonance magnétique ou IRM. L’IRM utilise de puissants aimants pour montrer la forme et la structure précises du cerveau. Dans la HD, nous voulons le faire pour pouvoir comparer les cerveaux des patients HD à ceux des personnes sans la mutation, ou pour comparer les scanners de quelqu’un avant et après avoir reçu un traitement médicamenteux. Cela pourrait nous aider à trouver des médicaments qui ralentissent ou arrêtent la perte de tissu cérébral observée au cours de la HD.

De nombreux scientifiques pensent que ces changements de forme, détectés par IRM, sont parmi nos meilleurs espoirs pour produire des biomarqueurs HD. Mais il y a d’autres types de scanners qui pourraient aussi compléter le tableau.

Le cerveau a une dent sucrée

Le cerveau est l’organe le plus gourmand de notre corps. Bien qu’il ne représente qu’environ 2% de notre poids corporel, il consomme environ 20% du sucre que nous mangeons chaque jour. Cela signifie que le sucre que ton cerveau mange chaque jour pèse à peu près autant qu’une canette pleine de soda !

Toute cette énergie sert à alimenter la communication entre les cellules cérébrales. Chacune de nos 100 milliards de cellules cérébrales est connectée à des milliers d’autres cellules à quelque chose comme 100 billions de synapses. Les synapses sont simplement les points de connexion entre deux cellules cérébrales. C’est l’énergie requise par cette quantité vertigineuse de bavardage entre les cellules cérébrales qui consomme la majeure partie du sucre que le cerveau consomme.

Étonnamment, même lorsque nous nous reposons et que nous avons l’impression de ne pas faire grand-chose avec notre cerveau, il fonctionne presque à capacité maximale. Lorsque nous commençons à réfléchir intensément à un problème ou à effectuer une tâche spécifique, différentes parties de notre cerveau s’engagent, mais il y a toujours beaucoup d’activité là-haut.

Les scientifiques peuvent tirer parti de cet énorme flux de sucre dans le cerveau pour un autre type de scanner cérébral, appelé tomographie par émission de positrons, ou scanner TEP. Le scanner TEP est intéressant car il nous permet d’utiliser une molécule traceur pour examiner l’activité chimique de parties spécifiques du cerveau, tout en ignorant le reste du cerveau.

L’un des traceurs les plus simples que les scientifiques utilisent dans les scanners TEP s’appelle ’18FDG’ (18-fluorodésoxyglucose, pour les geeks). Le 18FDG est presque identique au glucose, le type de sucre consommé par nos cerveaux, avec l’ajout d’une étiquette chimique qui permet aux scientifiques de voir où il va.

L’expérience est donc assez simple. Prends quelques personnes porteuses de la mutation HD, donne-leur une injection intraveineuse de sucre 18FDG, et mets-les dans un scanner TEP. Regarde les images qui sortent du scanner, et en particulier cherche des régions spécifiques du cerveau qui consomment plus ou moins de sucre chez les patients HD.

Aucune cellule cérébrale n’est une île

Le groupe de scientifiques dirigé par Eidelberg a décidé de faire cette expérience, et de manière très intelligente. Ils ont commencé avec 12 personnes qui avaient la mutation HD, mais n’avaient pas encore de symptômes de la maladie. Chaque personne a été scannée initialement, puis à nouveau un an et demi, quatre ans et sept ans plus tard. Cela leur permet d’étudier comment les cerveaux des individus changent au fil du temps, exactement comme cela serait fait dans un essai de médicament. Après la fin de la première étude, un groupe séparé de porteurs de mutation a été examiné, pour valider les résultats de la première étude.

En plus de faire des scanners 18FDG pour examiner la consommation de sucre, les scientifiques ont examiné les changements de forme du cerveau, ainsi que d’autres traceurs TEP connus pour changer dans les cerveaux des patients HD.

Toutes les cellules du cerveau fonctionnent en s’envoyant des messages les unes aux autres. Cela se produit à petite échelle — un voisin chuchotant à un autre — mais aussi à plus grande échelle. En fait, tout le cerveau est équipé d’autoroutes de ‘matière blanche’ qui relient une zone du cerveau à une autre.

Étant donné l’importance de la communication dans le cerveau, cette équipe de scientifiques a décidé de se concentrer non seulement sur les changements dans une zone particulière, mais sur l’ensemble du réseau de changements observés dans les scanners cérébraux. Ils ont raisonné qu’aucune région du cerveau ne fonctionne seule, et qu’en regardant le cerveau entier, nous pourrions voir des modèles intéressants.

Espoir de compensation

Comme prévu, l’équipe a observé des changements généralisés dans les cerveaux des porteurs de la mutation HD. Leurs cerveaux ont rétréci, et les scanners TEP ont également montré des changements robustes au fil des années à mesure qu’ils se rapprochaient de l’expérience des symptômes.

Étonnamment, l’équipe a observé que, bien que de nombreuses régions cérébrales chez les porteurs de la mutation HD consomment moins de sucre au fil du temps, d’autres régions du cerveau en consomment en fait plus. Nous ne savons pas encore pourquoi, mais une possibilité excitante est que ces autres régions cérébrales pourraient compenser les dommages en cours dans d’autres parties du cerveau, travaillant plus dur pour prendre le relais pour maintenir la personne fonctionnant à peu près normalement.

C’est encourageant, car si le cerveau trouve réellement des moyens de compenser les dommages dans la HD, peut-être que nous pouvons l’aider en ralentissant les dommages, lui donnant plus de temps pour bien fonctionner. Cette étude ne prouve pas que c’est possible, mais elle nous indique où nous devons regarder.

L’approche d’analyse du ‘réseau’ du cerveau entier adoptée par les scientifiques s’est avérée plus puissante que de regarder simplement les changements dans les régions cérébrales individuelles. Ils soutiennent que l’examen du réseau de changements dans la consommation de sucre dans le cerveau révèle les changements les plus précoces jamais observés dans les cerveaux des patients HD, et a montré des changements avant que des changements évidents dans la forme du cerveau ne se soient produits.

La chasse aux biomarqueurs continue, mais cette étude est un excellent ajout à l’arsenal de changements cérébraux que les chasseurs de médicaments peuvent utiliser pour tester leurs produits.

En savoir plus

• Article dans le Journal of Clinical Investigation par l’équipe d’Eidelberg (accès libre)